JP3570370B2 - Light source device - Google Patents

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  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータプロジェクター、液晶プロジェクター、DLPプロジェクター用の光源装置に関する。
【0002】
近年、液晶プロジェクターや、デジタル・ライト・プロセッシング技術(DLPTM:テキサス・インスツルメンツ社)を使用したDLPプロジェクターが普及しつつある。これらプロジェクターは、プロジェクターからの映像光を該プロジェクターから離隔配置したスクリーンに投射する所謂フロントプロジェクション型画像モニターが主流となっている。そして、使用光源の高輝度化、液晶およびDLPの光利用効率の改善によって明室内での使用も行われている。そして、さらに最近では、光源装置とスクリーンを一体化した所謂リアプロジェクション型画像モニターがホームユースの画像モニター(テレビ)として注目されてきている。
【0003】
図1(a)、(b)は従来のリアプロジェクション型画像モニター100の概略断面図である。リアプロジェクション型画像モニター100は、筐体5内に光源装置1と照明系光学部品6と背面反射ミラー3とスクリーン4が配置されて構成されている。
リアプロジェクション型画像モニター用の光源としてはメタルハライドランプや超高圧水銀ランプといったショートアーク型の放電ランプが使用される。そして、リアプロジェクション型画像モニターの動向としては省スペース化の市場要求から薄型化が指向されている。
【0004】
使用光源としては、高輝度化の進展から上記超高圧水銀ランプを使用するケースが多い。超高圧水銀ランプは水平点灯より垂直点灯の方が高い水銀動作圧力を実現しつつ、発光管の耐熱設計が比較的容易にできるため、高輝度化、長寿命化などのランプ特性への考慮から垂直点灯の方が望ましい。
【0005】
ただし、図1の(a)の場合、スクリーン4は垂直に立っている。スクリーン4上に上辺と下辺の等しい方形の投影面を作るには、光源からスクリーン4の上辺と下辺までの投影距離が同距離にならないといけない。もし、上辺と下辺までの投影距離が違うとスクリーン4上で台形をした投影面になってしまう。そこで、上記を解決するために背面反射ミラー3を大きく倒すと、その結果リアプロジェクション型画像モニター100の奥行が大きくなる。
そこで、図1(b)のように放電ランプ1を垂直点灯としたまま、照明光学系部品6により照射光を傾斜させることが考えられたが、製品筐体5内に配置する照明光学系部品6の増加を伴い、背面反射ミラー3のレイアウトの自由度を下げてしまい、結果としてリアプロジェクション型画像モニターの薄型化が行いにくいという問題点があった。
【0006】
このために、図2のように、放電ランプ1の点灯姿勢を垂直より傾斜させることで、方向制限ミラーやプリズム等からなる照明光学系部品6の部品点数を放電ランプ1が垂直点灯した場合に比べて減らすことができ、背面反射ミラー3のレイアウトが容易となり、リアプロジェクション型画像モニター100の薄型化が行い易くなってくる。
さらには、照明光学系部品6の部品点数減によって、コスト低減も可能となってくる。
上記のような理由により、製品の薄型化設計を実現していく上で、放電ランプ1を垂直点灯より傾斜を付けて点灯することが市場より強く要求されている。
【0007】
ところが、このように放電ランプ1を、傾斜を付けて点灯する場合、垂直点灯時と比較してコイルアークの持続という問題が生じやすい。
通常、陰極はランプ始動性を考慮して、陰極芯棒にコイルと称する構成部材を巻き付けているが、コイルは放電ランプが始動後は主な機能はなくなり、アークの起点は発光管内の動作圧力の上昇とともにコイルから陰極芯棒先端に移行する。前述のコイルアークの持続という現象は、ここで説明したようなコイルから陰極芯棒先端へのアーク起点の移行がなされず、本来アークギャップとして設計した電極先端間でなく、コイルと陽極間で放電が安定し続けてしまう現象である。なお、コイルは放電ランプに要求される易始動性のために必須の構成部材である。
【0008】
直流点灯型放電ランプにおいては、陰極および陽極をランプの光軸に沿うように加熱して封着固定するが、陽極は陰極に比べて重量があるため、陽極芯棒先端はランプ光軸に対して若干の偏心を生じる。点灯時に、その偏心した陽極芯棒先端と陰極に巻回してあるコイルとの間でアークが飛ぶ。そして、偏心した陽極芯棒先端の位置によっては生じたコイルアークが継続してしまう場合があるのである。
【0009】
コイルアークが生じると凹面反射ミラーの集光点とアーク中心位置とがずれることになり、光源装置としての光出力の十分な利用が困難になってくる上、コイルアークの持続でコイルを構成するタングステンが蒸発し、石英ガラスからなる発光管内壁に蒸発物が付着することで発光部の透過率が下がり、投射面での光出力の減衰が生じたり、発光部の局所的な温度上昇による変形などによって、ランプ特性を劣化させてしまうという不具合を生じる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はリアプロジェクション型画像モニターの光源装置に使用される放電ランプのコイルアークの継続発生を防止せしめ、ランプ長寿命化を実現すると共に、リアプロジェクション型画像モニターの光学部品点数を減らし製造コストを低減した光源装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、上方照射された映像光が、傾斜配置された背面反射ミラーによって水平方向に反射され、垂直配置されたスクリーン上に該映像光が照射される形式のリアプロジェクション型画像モニターの照射光源に使用される光源装置であって、該光源装置は凹面反射ミラーと、該凹面反射ミラーの中心孔に封止部が固定され、該封止部に連設された発光管内に一対の陰極と陽極を対向配置させてなる直流点灯型放電ランプとからなり、該凹面反射ミラーの光軸を垂直方向から前記背面反射ミラーの略中心方向に向けて傾斜配置されており、前記直流点灯型放電ランプは、陽極を上にして配置されており、該陽極の先端を該ランプの光軸上より前記光源装置を傾斜配置させた側に位置させたことを特徴とする光源装置とするものである。
【0012】
また、請求項2に記載の発明は、前記光源装置の傾斜配置角度が垂直軸から5度以上50度以下であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置とするものである。
【0013】
そして請求項3に記載の発明は、前記直流点灯型放電ランプが、ランプ電力100W以上であって、前記発光管内に0.16mg/mm以上の水銀と、希ガスまたは希ガスとハロゲンを含み、管壁負荷が0.8W/mm以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図3に直流点灯型の超高圧水銀ランプの説明図を示す。放電容器は石英ガラスにより形成され、発光空間を形成する楕円球形の発光部8とこの発光部8の両端から外方に伸びるように連設されたロッド状の封止部7、7を有する。
【0015】
発光部8には放電容器の管軸上において、電極間距離が例えば2.0mm以下となる状態で陽極9と陰極10が対向配置しており、陰極10は軸部分が封止部7内に伸び、当該封止部7に気密に埋設されたMo箔12を介して外部リード13に電気的に接続されている。
【0016】
陽極9側についても同様の構成となり、Mo箔12を介して外部リード13に電気的に接続されている。
【0017】
そして、発光部8内には、発光物質として水銀が封入され、また点灯始動ガスとしてアルゴン、キセノン等の希ガスが封入される。例えば希ガスは1.3×10Pa封入されている。ここで水銀封入量は0.16g/mm以上でありこの量は安定点灯時の水銀蒸気圧が百数十気圧以上になるものである。なお、発光部8の内壁の黒化抑制のためにハロゲンを封入することもできる。
【0018】
このような超高圧水銀ランプの一例を紹介すると発光部8の最大径部12.0mm、最大内径7.5mm、発光空間長(ランプの軸方向長さ)12.5mm、封入水銀量50mg、発光空間の内容積260mm、発光空間の内表面積250mm、管壁負荷0.8W/mm、定格電力200W、電極間距離1.5mmである。
【0019】
この超高圧水銀ランプは凹面反射ミラー2に取り付けられ、凹面反射ミラー2の前方開口には透光性材料からなる前面カバー21が取り付けられて光源装置となる。その構造を図4に示す。
放電ランプ1である超高圧水銀ランプの封止部7は凹面反射ミラー2の頂部2A(中心孔)から突出して、接着剤を介して凹面反射ミラー2に支持されている。また、超高圧水銀ランプの放電容器の封止部7端部には端子ネジ付の口金71が取り付けられている。凹面反射ミラー2の側面に穴22が設けられており、陽極側の外部リード13に電力を供給する金属線23が引き出され、所定の電力が供給される。
【0020】
凹面反射ミラー2は耐熱性を有する硬質ガラス、例えば、ほう珪酸ガラスからなり、放物面形状もしくは楕円面形状を有する。また、前面開口は、例えば略四角形状の開口を有する。
【0021】
凹面反射ミラー2の内表面は例えば蒸着法によりチタニア(TiO)とシリカ(SiO)とを交互に積層した誘電体多層膜からなり、紫外線領域および赤外線領域の透過して可視光のみ反射するようにそれぞれの誘電体膜の厚み、膜数を規定し反射面を形成する。
また、前面カバー21は凹面反射ミラー2の前面開口に例えばシリコン樹脂系接着剤のような接着剤24を用いて接着される。
【0022】
また、凹面反射ミラー2の中心軸は超高圧水銀ランプの長手軸と一致しており超高圧水銀ランプの発光中心が凹面反射ミラーの焦点位置にくるように配置したので、超高圧水銀ランプからの放射光を凹面反射ミラーの前方開口方向に効率よく放射することができる。
【0023】
点灯姿勢が陽極上側、陰極下側配置の鉛直状態からある角度傾斜させて点灯する。そのとき、図5のように陽極9の偏芯方向が鉛直状態から傾斜した方向と反対側に位置する場合と、図6のように陽極9の偏芯方向と鉛直状態から傾斜した方向とが同一方向になる様に配置している場合において具体的現象の説明を以下にする。図5および図6において、電極付近を拡大した模式図を夫々図7、図8として示す。
図7および図8においては、便宜上Mo箔を省略してある。
【0024】
一般に、ランプ始動時は陰極芯棒部分より熱的容量の小さい、熱電子放出がされやすいコイル11から放電の起点が生じる場合が多い。その後、ランプ管球内温度が上昇してくると共にコイル11からの熱伝導やアーク14又はアーク周辺のフレアー15からの対流によって陰極芯棒部分の温度上昇がなされ、陰極芯棒部分からも放電起点が生じうることができ、そのときには、コイル11から最短放電距離となる陰極芯棒先端10Aに放電の起点が移行する。これが放電ランプの始動時に見られる一般的な現象である。
【0025】
動作中のランプ管球内では、最も高温部のアークから鉛直上方に対流が生じ、管球内壁に沿って下降する流れができる。
しかし、傾斜方向と陽極偏芯方向とが図5のようにある場合、コイルで生じた放電は対流によって重力と反対方向に浮上した部分で安定する。電極付近を拡大した模式図を図7に示すが、このとき上記で述べたアーク14又はアーク周辺のフレアー15からの対流によって陰極芯棒先端10Aが高温雰囲気に曝されず、陰極芯棒が温度上昇する機会がなくなり、放電の起点が陰極芯棒先端10Aに移行できなくなり、コイルアークを持続してしまう。
【0026】
こうなると、熱的容量の小さいコイル11は蒸発し、蒸発したタングステンは発光部8内壁に付着するため、その部分で光の透過率を下げたり、熱の吸収によって石英ガラスの変質、変形といったランプ特性を損なう結果となる。
【0027】
逆に、光源装置の傾斜方向と陽極偏芯方向とが図6に示したように配置した場合、電極付近を拡大した模式図を図8に示すが、コイル11で生じた放電が対流によって浮上しコイル8の上方にあった場合でも陰極芯棒先端10Aが高温のフレア15に曝されて、そこが温度上昇なされ、放電が陰極芯棒先端10Aに移行する。これによってコイル8での放電の持続は解消されるために正規の設計した陰極芯棒先端と陽極芯棒先端間で放電が生じ、設計したランプ特性が得られる。
【0028】
傾斜点灯範囲は垂直より傾斜して点灯する場合において有効であるが、垂直軸から50度を超えて傾斜させた場合、超高圧水銀ランプの水銀蒸気圧力が十分に上昇しないため、ランプ特性が得られず、また傾斜角度によって発光部8の最高温度部分の位置が変化し、石英ガラスの失透化が顕著になった。
【0029】
また、光源装置の傾斜角度が、垂直軸から5度未満の小さい傾斜角の場合、垂直点灯と同じく、傾斜点灯方向と電極偏心方向との関係を無視した組み付けでもコイルアーク継続の問題は生ぜず、本発明での有効な傾斜点灯範囲は垂直軸から5度以上50度以下であることが確認された。
【0030】
また、本発明に使用される超高圧水銀ランプは、直流点灯型の超高圧ランプあって、ランプ電力100W以上である。ランプ電力100W未満では、市場要求の明るさが得られない。そして、発光管内に0.16mg/mm以上の水銀と、希ガスまたは希ガスとハロゲンを含み、管壁負荷が0.8W/mm以上である。高輝度点光源とするためには0.16mg/mm以上の水銀を封入することが必要であり、封入した水銀を完全に蒸発させるためには管壁負荷が0.8W/mm以上であることが要求される。
【0031】
【発明の効果】
傾斜点灯方向と電極偏心方向との配置を、陽極の先端を該ランプの光軸上より前記光源装置を傾斜配置させた側に位置させるように規定することで、コイルアークの持続を防止し、垂直点灯時と同様のコイルアーク解消がなされ、定常の電極先端間のアークに落ち着く。
【0032】
また、傾斜点灯角度も規定することで、垂直点灯時と同等のランプ出力が確保でき、さらに発光管の熱的負荷が許容温度範囲を超えない条件で使用できる。
【0033】
さらに、直流点灯型の超高圧ランプあって、ランプ電力100W以上であり、発光管内に0.16mg/mm以上の水銀と、希ガスまたは希ガスとハロゲンを含み、管壁負荷が0.8W/mm以上であるランプを使用することで、リアプロジェクション型画像モニターの照射光源の用途において、封入した水銀が完全に蒸発し、十分な明るさの高輝度点光源の光源装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のリアプロジェクション画像モニターの説明用の概略断面図である。
【図2】本願の光源装置を配置したリアプロジェクション画像モニターの説明用の概略断面図である。
【図3】超高圧水銀ランプの説明図である。
【図4】光源装置の概略説明図である。
【図5】本発明における比較例としての放電ランプの位置を示す説明図である。
【図6】本発明の実施例としての放電ランプの位置を示す説明図である。
【図7】本発明における比較例での放電の様子を説明する拡大模式図である。
【図8】本発明の実施例としての放電の様子を説明する拡大模式図である。
【符号の説明】
1 放電ランプ
2 凹面反射ミラー
2A 頂部
3 背面反射ミラー
4 スクリーン
5 筐体
6 照明光学系部品
7 封止部
71 口金
8 発光部
9 陽極
10 陰極
10A 陰極芯棒先端
11 コイル
12 Mo箔
13 外部リード
14 アーク
15 フレアー
21 前面カバー
22 穴
23 金属線
100 リアプロジェクション型画像モニター
200 光源装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device for a data projector, a liquid crystal projector, and a DLP projector.
[0002]
In recent years, liquid crystal projectors and DLP projectors using digital light processing technology (DLP : Texas Instruments) have become widespread. The mainstream of these projectors is a so-called front-projection-type image monitor that projects image light from the projector onto a screen spaced from the projector. In addition, the light source is used in a bright room by increasing the luminance of the used light source and improving the light use efficiency of the liquid crystal and the DLP. In recent years, a so-called rear projection type image monitor in which a light source device and a screen are integrated has attracted attention as a home use image monitor (television).
[0003]
1A and 1B are schematic cross-sectional views of a conventional rear projection type image monitor 100. FIG. The rear projection type image monitor 100 is configured by arranging a light source device 1, an illumination system optical component 6, a back reflection mirror 3, and a screen 4 in a housing 5.
As a light source for a rear projection type image monitor, a short arc type discharge lamp such as a metal halide lamp or an ultra-high pressure mercury lamp is used. As for the trend of the rear projection type image monitor, the demand for a space-saving market demands a reduction in thickness.
[0004]
As the light source to be used, the ultra-high pressure mercury lamp is often used due to the progress of high brightness. Ultra-high pressure mercury lamps achieve higher mercury operating pressure in vertical operation than in horizontal operation, and are relatively easy to heat-resistant design of the arc tube. Vertical lighting is more desirable.
[0005]
However, in the case of FIG. 1A, the screen 4 stands vertically. In order to form a rectangular projection surface having the same upper and lower sides on the screen 4, the projection distance from the light source to the upper and lower sides of the screen 4 must be the same. If the projection distance between the upper side and the lower side is different, the projection surface becomes a trapezoid on the screen 4. Therefore, if the rear reflection mirror 3 is greatly tilted to solve the above, as a result, the depth of the rear projection type image monitor 100 increases.
Therefore, as shown in FIG. 1B, it has been considered that the irradiation light is inclined by the illumination optical system component 6 while the discharge lamp 1 is vertically lit. However, the illumination optical system component arranged in the product housing 5 is considered. 6, the degree of freedom of the layout of the rear reflection mirror 3 is reduced, and as a result, there is a problem that it is difficult to reduce the thickness of the rear projection type image monitor.
[0006]
For this purpose, as shown in FIG. 2, the lighting posture of the discharge lamp 1 is inclined from the vertical, so that the number of components of the illumination optical system component 6 including the direction limiting mirror and the prism can be reduced when the discharge lamp 1 is vertically lit. As compared with the above, the layout of the rear reflection mirror 3 becomes easy, and the thickness of the rear projection type image monitor 100 is easily reduced.
Further, the cost can be reduced by reducing the number of illumination optical system components 6.
For the above-described reasons, in order to realize a thin product design, there is a strong demand from the market to light the discharge lamp 1 at an inclination rather than vertical lighting.
[0007]
However, when the discharge lamp 1 is lighted with an inclination as described above, the problem of the continuation of the coil arc is more likely to occur than in the case of vertical lighting.
Normally, the cathode is wound around a component called a coil around the cathode core rod in consideration of lamp starting properties.However, the coil loses its main function after the discharge lamp is started, and the starting point of the arc is the operating pressure in the arc tube. As the pressure rises, it moves from the coil to the tip of the cathode core rod. The phenomenon of the above-mentioned persistence of the coil arc is that the transition of the starting point of the arc from the coil to the tip of the cathode core rod does not occur as described here, and the discharge occurs between the coil and the anode, not between the tip of the electrode originally designed as an arc gap. Is a phenomenon that keeps stabilizing. The coil is an essential component for easy starting required for the discharge lamp.
[0008]
In a DC lighting type discharge lamp, the cathode and anode are heated and sealed along the optical axis of the lamp.However, since the anode is heavier than the cathode, the tip of the anode core rod is positioned with respect to the lamp optical axis. Causes slight eccentricity. At the time of lighting, an arc flies between the eccentric tip of the anode core rod and the coil wound around the cathode. Then, depending on the position of the eccentric tip of the anode core rod, the generated coil arc may continue.
[0009]
When a coil arc occurs, the focal point of the concave reflection mirror and the arc center position deviate, making it difficult to sufficiently use the light output as a light source device and, furthermore, forming a coil by maintaining the coil arc. Tungsten evaporates and evaporates adhere to the inner wall of the quartz glass arc tube, which lowers the transmittance of the light emitting section, causing a decrease in light output on the projection surface and deformation of the light emitting section due to local temperature rise. For example, there is a problem that lamp characteristics are deteriorated.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention prevents the continuous occurrence of a coil arc of a discharge lamp used in a light source device of a rear projection type image monitor, realizes a longer lamp life, and reduces the number of optical components of the rear projection type image monitor to manufacture. It is to provide a light source device with reduced cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that the image light irradiated upward is reflected in a horizontal direction by an inclined rear reflecting mirror, and the image light is irradiated on a vertically arranged screen. A light source device used as an irradiation light source of a rear projection type image monitor of the type described below, wherein the light source device has a concave reflecting mirror, and a sealing portion is fixed to a center hole of the concave reflecting mirror, and the sealing portion And a DC lighting discharge lamp in which a pair of cathodes and anodes are arranged opposite to each other in an arc tube continuously provided, and the optical axis of the concave reflecting mirror is directed from a vertical direction to a substantially central direction of the rear reflecting mirror. The direct-current discharge lamp is disposed so as to be inclined, the anode is disposed with the anode facing upward, and the tip of the anode is positioned on the side where the light source device is disposed obliquely above the optical axis of the lamp. Features In which a light source device for.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the light source device according to the first aspect, wherein an inclined arrangement angle of the light source device is not less than 5 degrees and not more than 50 degrees from a vertical axis.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, the DC lighting discharge lamp has a lamp power of 100 W or more, and contains 0.16 mg / mm 3 or more of mercury and a rare gas or a rare gas and a halogen in the arc tube. 3. The light source device according to claim 1, wherein a tube wall load is 0.8 W / mm 2 or more.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 3 is an explanatory view of a DC lighting type ultra-high pressure mercury lamp. The discharge vessel is made of quartz glass, and has an elliptical spherical light-emitting portion 8 forming a light-emitting space, and rod-shaped sealing portions 7, 7 provided so as to extend outward from both ends of the light-emitting portion 8.
[0015]
The light emitting section 8 has an anode 9 and a cathode 10 opposed to each other on the tube axis of the discharge vessel in a state where the distance between the electrodes is, for example, 2.0 mm or less. It extends and is electrically connected to the external lead 13 via the Mo foil 12 buried in the sealing portion 7 in an airtight manner.
[0016]
The anode 9 side has the same configuration, and is electrically connected to the external lead 13 via the Mo foil 12.
[0017]
Mercury is sealed in the light emitting section 8 as a light emitting substance, and a rare gas such as argon or xenon is sealed as a lighting starting gas. For example, 1.3 × 10 4 Pa of rare gas is sealed. Here, the amount of enclosed mercury is 0.16 g / mm 3 or more, and this amount is such that the mercury vapor pressure during stable lighting becomes one hundred and several tens atmospheres or more. Note that halogen may be sealed to suppress blackening of the inner wall of the light emitting unit 8.
[0018]
An example of such an ultra-high pressure mercury lamp is as follows. The maximum diameter portion of the light emitting section 8 is 12.0 mm, the maximum inner diameter is 7.5 mm, the emission space length (length in the axial direction of the lamp) is 12.5 mm, the amount of enclosed mercury is 50 mg, The inner volume of the space is 260 mm 3 , the inner surface area of the light emitting space is 250 mm 2 , the tube wall load is 0.8 W / mm 2 , the rated power is 200 W, and the distance between the electrodes is 1.5 mm.
[0019]
This ultra-high pressure mercury lamp is attached to the concave reflecting mirror 2, and a front cover 21 made of a translucent material is attached to a front opening of the concave reflecting mirror 2 to form a light source device. The structure is shown in FIG.
The sealing portion 7 of the ultra-high pressure mercury lamp as the discharge lamp 1 projects from the top 2A (center hole) of the concave reflecting mirror 2 and is supported by the concave reflecting mirror 2 via an adhesive. Further, a base 71 with terminal screws is attached to an end of the sealing portion 7 of the discharge vessel of the ultrahigh pressure mercury lamp. A hole 22 is provided in the side surface of the concave reflecting mirror 2, a metal wire 23 for supplying power to the external lead 13 on the anode side is drawn out, and a predetermined power is supplied.
[0020]
The concave reflecting mirror 2 is made of heat-resistant hard glass, for example, borosilicate glass, and has a parabolic shape or an elliptical shape. The front opening has, for example, a substantially rectangular opening.
[0021]
The inner surface of the concave reflecting mirror 2 is made of a dielectric multilayer film in which titania (TiO 2 ) and silica (SiO 2 ) are alternately laminated by, for example, a vapor deposition method, and transmits only ultraviolet light and infrared light and reflects only visible light. As described above, the thickness and the number of the dielectric films are defined to form the reflection surface.
The front cover 21 is adhered to the front opening of the concave reflecting mirror 2 using an adhesive 24 such as a silicone resin adhesive.
[0022]
The central axis of the concave reflecting mirror 2 coincides with the longitudinal axis of the ultra-high pressure mercury lamp, and the emission center of the ultra-high pressure mercury lamp is located at the focal position of the concave reflecting mirror. The emitted light can be efficiently emitted in the direction of the front opening of the concave reflecting mirror.
[0023]
Lighting is performed with the lighting posture inclined at a certain angle from the vertical state in which the upper side of the anode and the lower side of the cathode are arranged. At this time, the case where the eccentric direction of the anode 9 is located on the opposite side to the direction inclined from the vertical state as shown in FIG. 5, and the case where the eccentric direction of the anode 9 and the direction inclined from the vertical state are shown in FIG. A specific description of the phenomenon in the case where they are arranged in the same direction will be described below. 5 and 6, schematic diagrams in which the vicinity of the electrodes is enlarged are shown as FIGS. 7 and 8, respectively.
7 and 8, the Mo foil is omitted for convenience.
[0024]
In general, at the time of starting the lamp, the starting point of the discharge often occurs from the coil 11 which has a smaller thermal capacity than the cathode core portion and easily emits thermionic electrons. Thereafter, the temperature inside the lamp tube rises, and the temperature of the cathode core portion increases due to heat conduction from the coil 11 and convection from the arc 14 or the flare 15 around the arc. In such a case, the starting point of the discharge shifts from the coil 11 to the tip end 10A of the cathode rod, which is the shortest discharge distance. This is a common phenomenon seen when starting a discharge lamp.
[0025]
In the lamp tube during operation, convection occurs vertically upward from the arc in the hottest part, and a flow descending along the inner wall of the lamp tube is formed.
However, when the direction of inclination and the direction of eccentricity of the anode are as shown in FIG. 5, the discharge generated in the coil is stabilized at a portion that floats in the direction opposite to the gravity due to convection. FIG. 7 is a schematic diagram in which the vicinity of the electrode is enlarged. At this time, the convection from the arc 14 or the flare 15 around the arc does not expose the tip 10A of the cathode core rod to a high-temperature atmosphere, and There is no opportunity to ascend, and the starting point of the discharge cannot move to the tip 10A of the cathode core rod, and the coil arc is maintained.
[0026]
In this case, the coil 11 having a small thermal capacity evaporates, and the evaporated tungsten adheres to the inner wall of the light emitting portion 8, so that the light transmittance is reduced at that portion, and the lamp is deteriorated or deformed by the absorption of heat. This results in impaired characteristics.
[0027]
Conversely, when the tilt direction of the light source device and the eccentric direction of the anode are arranged as shown in FIG. 6, a schematic diagram in which the vicinity of the electrodes is enlarged is shown in FIG. 8, but the discharge generated in the coil 11 floats by convection. Even when the coil core 8 is located above the coil 8, the tip 10A of the cathode core rod is exposed to the high-temperature flare 15, the temperature of the tip is increased, and the discharge is transferred to the tip 10A of the cathode core rod. As a result, the duration of the discharge in the coil 8 is eliminated, so that a discharge occurs between the tip of the cathode rod and the tip of the anode rod which are properly designed, and the designed lamp characteristics can be obtained.
[0028]
The tilted lighting range is effective when the lamp is lit at an angle from the vertical. However, when the lamp is tilted more than 50 degrees from the vertical axis, the mercury vapor pressure of the ultra-high pressure mercury lamp does not rise sufficiently, so that lamp characteristics are obtained. However, the position of the highest temperature portion of the light emitting section 8 changed depending on the inclination angle, and the devitrification of the quartz glass became remarkable.
[0029]
Further, when the inclination angle of the light source device is a small inclination angle of less than 5 degrees from the vertical axis, the problem of the coil arc continuation does not occur even in the case of assembling ignoring the relationship between the inclination lighting direction and the electrode eccentric direction as in the case of vertical lighting. It has been confirmed that the effective inclined lighting range in the present invention is not less than 5 degrees and not more than 50 degrees from the vertical axis.
[0030]
The ultra-high pressure mercury lamp used in the present invention is a DC lighting type ultra-high pressure lamp and has a lamp power of 100 W or more. If the lamp power is less than 100 W, the brightness required in the market cannot be obtained. The arc tube contains 0.16 mg / mm 3 or more of mercury, a rare gas or a rare gas and a halogen, and the tube wall load is 0.8 W / mm 2 or more. In order to obtain a high-luminance point light source, it is necessary to seal 0.16 mg / mm 3 or more of mercury. In order to completely evaporate the sealed mercury, the tube wall load must be 0.8 W / mm 2 or more. It is required that there be.
[0031]
【The invention's effect】
By arranging the inclined lighting direction and the electrode eccentric direction so that the tip of the anode is located on the side where the light source device is inclined from the optical axis of the lamp, the continuation of the coil arc is prevented, The same coil arc elimination as in the case of vertical lighting is performed, and a steady arc is set between the electrode tips.
[0032]
Also, by defining the inclined lighting angle, a lamp output equivalent to that during vertical lighting can be ensured, and further, it can be used under the condition that the thermal load of the arc tube does not exceed the allowable temperature range.
[0033]
Further, there is a DC lighting type ultra-high pressure lamp, which has a lamp power of 100 W or more, contains 0.16 mg / mm 3 or more of mercury, a rare gas or a rare gas and a halogen in an arc tube, and has a tube wall load of 0.8 W. / Mm 2 or more, it is possible to completely evaporate the enclosed mercury and use it as a light source device of a high-brightness point light source with sufficient brightness in the application of the irradiation light source of the rear projection type image monitor. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining a conventional rear projection image monitor.
FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining a rear projection image monitor in which the light source device of the present application is arranged.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an extra-high pressure mercury lamp.
FIG. 4 is a schematic explanatory view of a light source device.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a position of a discharge lamp as a comparative example in the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a position of a discharge lamp as an example of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged schematic diagram illustrating a state of discharge in a comparative example of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged schematic diagram illustrating a state of discharge as an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge lamp 2 Concave reflection mirror 2A Top part 3 Back reflection mirror 4 Screen 5 Case 6 Illumination optical system component 7 Sealing part 71 Base 8 Light emitting part 9 Anode 10 Cathode 10A Cathode core tip 11 Coil 12 Mo foil 13 External lead 14 Arc 15 Flare 21 Front cover 22 Hole 23 Metal wire 100 Rear projection type image monitor 200 Light source device

Claims (3)

上方照射された映像光が、傾斜配置された背面反射ミラーによって水平方向に反射され、垂直配置されたスクリーン上に該映像光が照射される形式のリアプロジェクション型画像モニターの照射光源に使用される光源装置であって、
該光源装置は凹面反射ミラーと、該凹面反射ミラーの中心孔に封止部が固定され、該封止部に連設された発光管内に一対の陰極と陽極を対向配置させてなる直流点灯型放電ランプとからなり、該凹面反射ミラーの光軸を垂直方向から前記背面反射ミラーの略中心方向に向けて傾斜配置されており、
前記直流点灯型放電ランプは、陽極を上にして配置されており、該陽極の先端を該ランプの光軸上より前記光源装置を傾斜配置させた側に位置させたことを特徴とする光源装置。
The image light emitted upward is reflected in the horizontal direction by a rear reflection mirror arranged at an angle, and is used as an irradiation light source of a rear projection type image monitor in which the image light is irradiated on a vertically arranged screen. A light source device,
The light source device is a direct current lighting type in which a sealing member is fixed to a concave reflecting mirror and a central hole of the concave reflecting mirror, and a pair of cathodes and anodes are opposed to each other in an arc tube connected to the sealing portion. A discharge lamp, and the optical axis of the concave reflecting mirror is inclined from the vertical direction toward the substantially central direction of the rear reflecting mirror,
The DC lighting discharge lamp is disposed with the anode facing upward, and the tip of the anode is positioned on the side where the light source device is inclined with respect to the optical axis of the lamp. .
前記光源装置の傾斜配置角度が垂直軸から5度以上50度以下であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。The light source device according to claim 1, wherein an inclined arrangement angle of the light source device is not less than 5 degrees and not more than 50 degrees from a vertical axis. 前記直流点灯型放電ランプが、ランプ電力100W以上であって、前記発光管内に0.16mg/mm以上の水銀と、希ガスまたは希ガスとハロゲンを含み、管壁負荷が0.8W/mm以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置。The DC lighting discharge lamp has a lamp power of 100 W or more, contains 0.16 mg / mm 3 or more of mercury, a rare gas or a rare gas and a halogen in the arc tube, and has a tube wall load of 0.8 W / mm. 3. The light source device according to claim 1, wherein the number of the light sources is two or more.
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